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Alquenos y Alquinos
Universidad de San Carlos de Guatemala
Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia
Departamento de Química Orgánica
Alquenos
• Son hidrocarburos alifáticos Insaturados y
estos son mas reactivos que los alcanos.
Clasificación de Alquenos
y Alquinos
• Acíclicos y alicíclicos
Alicíclicos
Cicloalquenos
Cicloalquinos
•
•
•
•
•
•
•
•
Alcapolienos
Alcapoliinos
Aislados
Acumulados
Conjugados
Terminales
Exociclicos
Endociclicos
Clasificación por
localización de Dobles
enlaces
• Alquenos conjugados:
Trieno Conjugado
…Por localización de dobles
enlaces
• Acumulado:
Alcadieno acumulado
…Por localización de
dobles enlaces
• Aislados
sp2
sp2
sp3
Dieno Aislado
Nomenclatura de Alquenos
• Paso 1: Cadena más larga que contenga
el mayor número de grupos funcionales
alquenos.
¿Cuál sería la cadena Padre?
¿ Cinco o Siete?
R// Cinco
Nomenclatura de Alquenos
• Regla 2: Numere la cadena carbonada del
extremo más próximo al doble enlace.
IUPAC antes del 93: 2-hexeno
IUPAC 1993:
Hexa-2-eno
Nomenclatura de Alquenos
• Regla 2: Numere la cadena carbonada del
extremo más próximo al doble enlace.
2
3
1
6
7
5
4
4
5
6
7
2
3
1
6,6-dimetilhepta-2-eno o 6,6-dimetil-2-hepteno
Nomenclatura de alquenos
• Regla 3: Enlistar los sustituyentes y colocarlos en orden
alfabético, colocar el localizador del doble enlace y el
prefijo di, tri, tetra si hubiera más de uno.
Ejercicio de Aplicación
• De el nombre sistemático de la IUPAC de:
8
7
6
5
4
3
2
1
Sust. + cerca
2,5-dimetilocta-4-eno o 2,5-dimetil-4-octeno
Nomenclatura de Cicloalquenos
• Regla clave: El doble enlace siempre se localiza entre
Carbono 1 y 2. Si el ciclo es la cadena principal.
3-etilciclopenteno
4,5-dimetilciclohexano
4-etil-3-metilciclohexeno
Nomenclatura
Común
CH 3
H3C
Fórmula semidesarrollada H2C
CH 2
H3C
H
C
C
CH 2
H3C
CH 2
CH 2
C
H2C
C
H
Fórmula de
líneas o
esqueleto
IUPAC:
Eteno
Propeno
COMUN:
Etileno
Propileno
2-metilpropeno
Isobutileno
2-metil-1,3-butadieno
Isopreno
Radicales (sustituyentes)
aceptados por IUPAC
Estruct
ura
H3C
H2C
H3CH2C
H2C
CH
H2C
CH
CH2
C
H2C
Nombre
Común
Vinil
Alil
Isopro
penil
Nombre Metiliden Etiliden
IUPAC
Etenil
Propenil metil
etenil
Ejemplos Rápidos
Isómería Cis- Trans
• Repasemos el enlace Pi.
• Un enlace con mayor carácter s.
• El traslape entre orbitales p no es frontal.
• El ángulo y la distancia de enlace cambia del de un sp3
Isomería Cis-Trans
• Entonces si el traslape no es frontal, no
puede tener rotación, por ello la rotación es
imposible sin romper el enlace P
Isomería CIS-TRANS
• Entonces hablamos que hay sustituyentes
que quedan abajo del plano y otros arriba
del plano.
ISOMERÍA CIS TRANS
• Entonces si al tener dos sustituyentes en diferente
carbonos sp2, si ambos están del mismo lado nos
referimos al isómero cis y si ambos están de lados
opuestos es el isómero trans.
• Si en un mismo carbono sp2 hay dos sustituyentes
iguales entonces no procede la isomería cis-trans.
Sustituyente
s iguales
Sustituye
ntes
iguales
Ejemplos Rápidos
Tópico interesante
El cambio de isomería es sumamente importante para
nuestra visión.
Isomería E y Z
¿Cuál es el Cis y Cuál el Trans?
Isomero Z del alemán “Zusammen”
mismo lado o Juntos
Isómero E del Aleman “Entgegen”
opuesto
Reglas de designación E y Z
Reglas de Cahn-Ingold-Prelog
Regla 1: La prioridad relativa entre los dos grupos depende del número atómico
del átomo enlazado directamente al carbono sp2. A mayor número atómico mayor
prioridad por ejemplo: Br35 > O8 > N7 > C6 > H1
Reglas de Asignación de Prioridades
Cahn Ingold Prelog
• Regla 2: si los dos sustituyentes unidos al átomo
sp2 son los mismos y por ello no se puede tomar
una decisión vea el siguiente átomo hasta
encontrar el punto de diferencia.
C(C,H,H)
C(C,C,H)
Se trata del Isómero E
Continuación Regla 2…
35
Metil C(H,
17
Etil C(C,
H, H)
H, H)
Se trata del Isómero E
C (O, H, H)
35
17
C (C, C, C)
Se trata del isómero Z
• Regla 3: Los átomos con enlaces múltiples
equivalen a la misma cantidad de átomos con enlace
sencillo.
Ejercicio
35
C(O, H, H)
17
C(O, O, H)
Se trata del Isómero E
Su uso en
nomenclatura…
• IUPAC prefiere la designación E y Z, ya que
puede ser utilizada para todos los alquenos,
muchos químicos sin embargo, siguen usando la
designación cis-trans para alquenos simples.
7
C(C,H,H) 8
Alta C(C,H,H)
Prioridad
6
5
3
C(H,H,H)
C(C,H,H)
2-metil
C(H,H,H)
3-metil
4-etil
4
3-eno
2
Alta Prioridad
C(C, C, H)
1
(E)-4-etil-2,3-dimetil-3-octeno
Es el Isómero E
Ejemplos Rápidos
5
6
4
3
2
1
H3C
(2E, 4Z)-2,4-hexadieno
ALTA-> H3C
1
H
2
3
C
C
H H C
3
4
2E
C
ALTA->
H2
CH3
CH
H2
C <-ALTA-> C
6
C
5
7
5Z
8
ALTA-> C
C
9
7Z
H
H
(2E, 5Z, 7Z)-6-isopropil-5-metildeca-2,5,7-trieno
10
CH3
Alquinos
• Alquinos en la Naturaleza:
• Estructura:
Alquinos
• Enlace sigma formado por traslape frontal de orbitales híbridos sp.
•Dos enlaces pi, formados por el traslape lateral estos
hacen que la geometría sea lineal
Clasificación
• Terminales
Alquino Terminal
Clasificación
• Internos
Alquino Interno
Nomenclatura de
Alquinos
• Regla 1: Elegir la cadena más larga que contenga el
mayor número de triples enlaces y en esta cadena
cambiar la terminación “ano” por “ino”.
¿Cuál es la Cadena Carbonada más larga que
contenga el mayor número de triples enlaces?
Cadena de 9 Carbonos
Nomenclatura
• Regla 2: numere dándole la menor
numeración al triple enlace
8
6
2
4
5
9
7
1
3
IUPAC antes de 1993: 5-etil-2-nonino
IUPAC después de 1993: 5-etilnona-2-ino
Otro ejemplo:
2
1
12
10
8
5
3
11
6
4
9
7
7
8
9
6
10
12
11
5
3
4
3-isopropil-7-metildodeca-1,5,9-triino
3-isopropil-7-metil-1,5,9-dodecatriino
2
1
Radicales
(sustituyentes) alquinilos
• De 2 Carbonos:
CH2
CH
CH3
Etil
CH2
C
Etenil
CH
Etinil
• De 3 Carbonos:
CH 2
Propil
CH 2
CH 3
CH
Propenil
CH
CH 3
Propinil
C
C
CH 3
Ejemplo:
1
2
3
4
5
6
7
2-ino
8
4-ino
9
6-ino
10
10-ino
11
12-ino
12
17 ino
9-etinil
13
14-metil
14
19
15-propinil
15
18
17
16
9-etinil- 14-metil-15-propinilnonadeca-2,4,6,10,12,17-hexaino
Alqueninos
8
6
9
5
7
2
2
3
6
4
3
1
4
5
1
8
7
9
»Nona-1-en-8-ino
»Nona-8-en-1-ino
Aunque no hay prioridad entre “ino”
y “eno”, cuando ambos son
terminales se perfiere al doble
enlace
Alqueninos
• 3-metildeca-4-en-1-ino
1
2
3
4
5
7
6
9
8
• 7-trans-4-metilnona-7-en-1-ino
Ejemplo
Al doble enlace se le
da la prioridad
1
2
3
Alta
prioridad
1
2
Alta
Prioridad
5
4
8
10
3
4Z
9
6
6Z
7
(4Z, 6Z)-11-metil-4-(2-propinil)-1,4,6,9-undeceno
11
Nomenclatura Común
• Se nombran los sustituyentes del
acetileno.
H
C
C
ACETILENO
H
Metilacetileno
Isobutil Isopropil acetileno
Hidrocarburos saturados e insaturados.
Índice de deficiencia de hidrógeno (IDH)
• Los alcanos se denominan hidrocarburos saturados.
• Los alquenos, alquinos y aromáticos son hidrocarburos
insaturados, porque mediante una reacción química
denominada hidrogenación catalítica, pueden transformarse
en hidrocarburos saturados, cambiando la hibridación de los
carbonos.
• Los cicloalcanos son un caso especial, porque su
“insaturación” no es tal, sino el resultado de la formación del
anillo.
No pueden hidrogenarse y aunque presentan
deficiencia de hidrógenos, NO son hidrocarburos insaturados
ya que todos sus carbonos son sp3.
Cálculo del IDH
• El cálculo puede hacerse comparando
fórmulas moleculares o bien, usando una
fórmula general, que permite calcular
fácilmente el IDH para compuestos distintos a
los
hidrocarburos
en
donde
hay
heteroátomos:
• IDH=nC- ½n átomos monovalentes + ½n átomos
trivalentes + 1
donde n es el número de átomos
Cálculo de IDH
• Por ejemplo, para el ciclohexano
fórmula molecular: C6H12
La fórmula molecular del alcano acíclico
correspondiente es C6H14
La diferencia de átomos de hidrógeno entre
las dos fórmulas es 2, que equivale a 1 mol de
H2, por lo tanto, el IDH de la molécula es 1
pero debemos recordar que el ciclohexano no
sufre reacciones de hidrogenación catalítica.
Cálculo de IDH
• Para el ácido benzoico, de fórmula molecular C7H6O2, es más
O
fácil usar la fórmula general:
OH
IDH= 7 – 3 + 1= 5
• Para la benzamida, de fórmula molecular C7H7NO2:
IDH= 7 – 3.5 + 0.5 +1 = 5
O
N H2
Note que la presencia de oxígeno (u otro átomo divalente)no
se toma en cuenta para el cálculo de IDH
Cálculo del IDH
• El IDH también se puede encontrar por observación de la
fórmula estructural:
• Cada anillo representa 1 IDH
• Cada doble enlace representa 1 IDH
• Cada triple enlace representa 2 IDH
Anillos: 1
O
Enlaces dobles: 5
N
N
Enlaces triples: 1
IDH: 8
IDH=16-10+1+1=8
Los dobles y triples enlaces pueden “absorber” hidrógeno en una
reacción de hidrogenación catalítica. Los ciclos, no.
Estabilidad de Alquenos
Mismo producto a partir de diferentes sustratos, con diferentes valores
de energía, a menor calor de hidrogenación mayor estabilidad
Estabilidad de Alquenos
• En Conclusión se tiene que la estabilidad va
así:
Tetrasustituidos
Trisustituidos
Disustituidos
Monosustituidos
Observemos lo siguiente:
Los Dienos y Trienos conjugados son más estables de lo
que deberían de ser. ¿A qué podía deberse tal
Fenómeno?
Deslocalización de Electrones Pi
• Existen electrones que podemos localizar fácilmente:
• Estos están localizados
entre 2 átomos formando
enlaces bien definidos
• La siguiente gráfica ilustra muy bien esta
deslocalización:
1,4-hexadieno (aislado)
1,3-hexadieno (conjugado)
• A las formas diferentes de representar a los electrones, se
llaman estructuras de resonancia, ya que no son compuestos
diferentes, sino representaciones del mismo compuesto
El híbrido de resonancia, es la representación
Real de sus estructuras de resonancia
¿Cómo se mueven los electrones?
Reglas de Resonancia
• Regla 1: Todas las Estructuras deben ser estructuras de Lewis
válidas para el compuesto
H3C
O
O
O
C
H3C
O
C
O
O
De esta regla nace que el movimiento de electrones nunca puede ir hacia un
carbono sp3
Reglas de Resonancia
• Regla 2: Sólo se puede cambiar los electrones de una
posición a otra, los núcleos y los enlaces deben
permanecer inalterados.
OH
O
H
C
C
C
C
CH3
CH3
H
H
H
H
O
O
C
C
C
CH3
H
H
OK
C
CH3
H
H
Reglas de Resonancia
• Regla 3: El contribuyente mayor es el que tiene menor energía: Octetos
completos, mayor estabilidad o capacidad de retener la carga
Mayor
Menor
Reglas de la Resonancia
• Regla 4: La estabilización por resonancia sirve más cuando
se deslocaliza una carga en un átomo